Naučivši mašinu da nauči nekoliko kvantnih trikova, fizičari su otkrili čudnu novu fazu vodonika u čvrstom obliku. Iako je za sada čisto teoretski, otkriće bi nam moglo pomoći da bolje razumemo ponašanje materije od najsitnijih razmera do unutrašnje mehanike najvećih planeta u Univerzumu.
Ova nova faza čvrstog vodonika koju je otkrio međunarodni tim istraživača pratila je modelsku prezentaciju molekula vodonika u ekstremnim uslovima: da koristimo analogiju sa hranom, njihov oblik se preobrazio od sfera naslaganih poput gomile pomorandži u nešto što je više ličilo na jaja.
Vodonik obično zahteva veoma niske temperature i veoma visoke pritiske da bi se formirala čvrsta supstanca. Naučnici su kroz novu studiju mašinskog učenja ove promene faze došli do novog molekularnog aranžmana.
„Počeli smo sa ne previše ambicioznim ciljem da usavršimo teoriju nečega o čemu znamo“, kaže fizičar Skot Džensen sa Univerziteta Ilinois Urbana-Šampen.
„Nažalost, ili možda na sreću, bilo je zanimljivije od toga. Pojavilo se to novo ponašanje. U stvari, to je bilo dominantno ponašanje na visokim temperaturama i pritiscima, nešto o čemu u starijoj teoriji nije bilo ni nagoveštaja.“
Ažurirani algoritam za mašinsko učenje igrao je značajnu ulogu u istraživanju: bio je u stanju da modelira dejstva hiljada atoma, a ne stotine na koje su mnoge studije kvantnih fenomena ograničene.
Istraživači su koristili poboljšanu verziju onoga što je poznato kao Kuantum Monte Carlo (KMC) tehnika: u suštini, ona koristi nasumično uzorkovanje i matematiku verovatnoće da bi utvrdila kako se velike grupe atoma ponašaju masovno, grupe u kojima bi bilo previše teško proučavati stvarni eksperiment.
Zatim je korišćena druga računska metoda – ona koja je u stanju da bolje rukuje više atoma, ali bez tačnosti – da bi se potvrdili rezultati. Kako se nalazi poklapaju, to sugeriše da poboljšana KMC tehnika radi kako je predviđeno.
„Ispostavilo se da nas je mašinsko učenje mnogo naučilo“, kaže fizičar Dejvid Seperli sa Univerziteta Ilinois Urbana-Šampen. „Videli smo znake novog ponašanja u našim prethodnim simulacijama, ali im nismo verovali jer smo mogli da primimo samo mali broj atoma.“
„Sa našim modelom mašinskog učenja mogli bismo u potpunosti da iskoristimo najtačnije metode i vidimo šta se zaista dešava.
Jednostavno rečeno, komponenta mašinskog učenja poboljšala je tačnost i obim simulacija koje su naučnici mogli da pokrenu, koristeći postojeće podatke i prethodne simulacije kako bi buduće simulacije učinili preciznijim u smislu njihovih procena.
Ne samo da je vodonik najzastupljeniji element u Univerzumu, već je i najjednostavniji u pogledu njegovih pojedinačnih atoma: jednog protona i jednog elektrona. To znači da nova otkrića o vodoniku mogu uticati na skoro sve ostalo u fizici.
Za sada je prerano da se zna šta znači ova nova faza čvrstog vodonika, a potrebno je više eksperimentisanja i simulacije da bi se to bolje sagledalo. Međutim, proučavanje planeta ispunjenih vodonikom kao što su Jupiter i Saturn je samo jedna oblast u kojoj ovo dodatno razumevanje može biti korisno.
„Želimo da sve razumemo, pa bi trebalo da počnemo sa sistemima koje možemo da napadnemo“, kaže Ceperli. „Vodonik je jednostavan, pa je vredno znati da možemo da se nosimo sa njim.
